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Chapter1

1.1

数据：描述客观事物及其活动的抽象符号表示。

数据库：长期存储在计算机内，有组织的可共享的大量数据的集合。

数据库管理系统 DBMS：运行在操作系统之上的数据库管理系统软件，由它实施对外存上的数据库的统一管理，并负责执行在DBMS之上开发的应用程序对数据库的全部操作

数据库系统 DBS：由数据库、数据库管理系统（及其应用开发工具）、应用程序和数据库管理员（DBA，Database Administrator）组成的存储、管理、处理和维护数据的系统。

1.2

使用数据库系统进行数据管理的本质特征：整体数据结构化

数据独立性高（物理独立性与逻辑独立性 → 不改变应用程序）

1.3 数据模型

分为概念模型和逻辑模型

ER是概念模型，关系是逻辑模型

E-R（实体联系）模型：

有关 - 实体联系属性

实体：客观存在可以互相区别的事物，也可以是抽象的概念（一次选课）和联系（工作关系）

属性：实体所具有的某一特性为属性（如学生实体的学号属性）

码：唯一标识实体的属性集

一个实体可以存在多个码

实体型（一种数据结构）：用实体名和其属性名集合（抽取部分属性）来刻画同类实体（如学生（学号，姓名。。）是一个实体型）

实体集：同一类型实体的集合为实体集

域：实体中相应属性的取值范围

联系：实体（型）内部的联系和实体（型）之间的联系

内部联系为组成实体的属性之间的联系，之间联系是不同实体集之间的联系
实体联系分为一对一，一对多，多对多

一对一：如班级和班长的对应关系
一对多：实体A中的每一个实体，在B中有n个实体联系，反之，在实体集B中的每一个实体，在A中至多一个实体联系；如班级和学生的对应关系
多对多：如一门课程可以被多名学生选修，一个学生可以同时选修多门课程

联系的元数（联系的度）联系中涉及的实体型数

一元联系：涉及的两个实体型对应同一个实体
二元联系：…

E-R图绘画

实体为矩形，关系为菱形，属性为椭圆

https://blog.csdn.net/liudongdong19/article/details/82226826

逻辑模型：

三大组成要素：数据结构，数据操作，数据完整性约束

层次数据模型（树形结构） → 网状数据模型（结点可以多亲） → 关系数据模型

关系数据模型：

关系：表

元组：一行

属性：一列

分量：元组中的一个属性值

关系模式：关系名（属性1,2…）

1.4 体系结构

数据库系统的三级模式和两级映像

外模式子模式/用户模式

模式 逻辑模式/概念模式（和概念模型的区分）

内模式物理模式/存储模式

一个数据库中只有一个内模式和一个模式，外模式可以任意个

数据在不同模式下形式和格式不同，因此需要两级映像（保证独立性，下层改变时只改变映像而不改变上层）

DBMS

DBA的职责：DBA为数据库管理员，

Chapter2 关系模型和关系运算

2.1 关系数据结构

表头可以抽象为关系模式，一行是一个关系实例

相关概念

域：一组相同数据类型的集合

基数：一个域允许的不同取值个数

笛卡尔积：集合运算{(d1,d2…dn)} （基数为所有基数的积）

关系：D1xD2…xDn的子集为域D1,D2…Dn上的关系

n=1为一元关系

元组：关系中的每个元素为一个元组

属性：每一列对应一个域，每列的名字为属性

码：

候选码：某一属性组的值唯一标识一个元组，而子集不能，则为候选码

主码：多个候选码中选一个为主码

主属性：包含在候选码中的属性

外码：R中的F与S中的Ks对应，且Ks为主码，则F为R的外码，R为参照关系，S为被参照关系

关系模式：R(U,D,DOM,F) R为关系名，U为属性名集合，D为U中属性所来自的域，DOM为属性向域的映像集合，F为属性间数据的依赖关系的集合

关系是关系模式在某一时刻的状态或内容。

2.2 关系完整性原则

选课关系中主码由学号和课程号两个属性组成而单个学号或者课程号是无法做到唯一标识的因此学号或课程号不能单独作为主码

实体完整性主属性不能取空值

参照完整性外码需要为其他元组的主码

用户定义完整性数据必须满足语义要求

2.3 关系运算

关系代数语言

集合运算符（对两个关系内部的元组操作）：交差并笛卡尔积（R x S的属性为n+m个，元组个数为k1k2个）

关系运算符：

选择得到表中的指定元组下方是选择条件

投影得到表中的指定列下方是属性子集（同时会去掉重复的元组）

连接将两个表按指定条件连接

注意：使用的是比较条件R.A o S.B 如> = <
等值连接 R.A=S.B连接（不去掉重复列）
自然连接把两个关系按照属性名相同进行等值连接，并去掉重复属性列
悬浮元组：自然连接时，R中元组在S中不存在公共属性相等的元组
外连接：保存悬浮元组，而在其他属性填空值
左外连接：只保留左R中的悬浮元组

除运算 R%S=T,则T保留所有在R中而不在S中的属性和值，且T的元组和S的元组结合均可以出现在R中

Q 连接运算如何用基本运算表达？

基本运算：并、差、笛卡尔积、投影和选择。

这里的第二种方法少了在下标中要增加A1…Ak

解题trick

求几个属性的特定值：投影（选择（连接））

求满足某属性全部值的其他属性如B表全部值在A表

如A包括学号与所选课程，B包括课程信息，求选择全部课程的学生学号：投影（学号，课程）（A）%投影（课程）（B），得到的是选了全部课程的学号

差运算：如SC包含姓名成绩，求没有任何一门课程低于80分的学生姓名

投影（姓名）（SC）-投影（姓名）（选择成绩<80）（SC））
一般是求任意的问题，存在可以用选择解释

Chapter3 关系规范化

数据依赖

函数依赖：XY为属性U子集，不出现两个X相等而Y不等，则X → Y

X不包含Y，为非平凡函数依赖，否则为平凡函数依赖

完全函数依赖：若对任何X的真子集都没有X‘→Y，则Y完全函数依赖于X X→(F)Y，否则，为部分函数依赖

传递函数依赖：X→Y+Y→Z =X→Z

X→Y 有XZ→YZ XZ→Y

X→Y + X→Z = X→YZ

最小函数依赖：X→Y为完全非平凡函数依赖，且Y为单属性

R中所有最小函数依赖构成R中最小函数依赖集

候选码：K→（F）U 否则为超码候选码是最小的超码

Q-求候选码方法

给出集合和函数依赖集

1:只出现在左边的一定是候选码，只出现在右边的一定不是

2:先对确定的属性求闭包，再加入待定属性，直到闭包为U

求全部候选码就是在加入待定时使用BFS

https://blog.csdn.net/weixin_43336281/article/details/105500510

关系规范化

Q：找最小函数依赖集，找候选码，判断范式（why），分解为XNF

做题HERE：判断+分解+求最小函数依赖集

1NF：所有属性不可再分（规范化的关系）

2NF：每一个非主属性完全依赖于任何一个候选码（消除部分函数依赖）

分解：将部分依赖的属性单独拿出来

3NF：满足2NF的前提下，去除非主属性对码的传递依赖（消除传递函数依赖）

同样拿出传递依赖的函数依赖，作为新的关系

BCNF：消除任何属性对候选码的传递依赖（函数依赖集中左边的都包含任何一个候选码）

异常类型：

Q 2NF的问题？

插入异常。插入时还需要其他数据（假设学号sno=123，专业sdept=IS，宿舍sloc=N的学生还没有选课（则表示cno为空），则该学生无法将学生信息录入进系统。（因为cno为主属性，不能为空）。

更新异常。因为数据冗余大，则修改也会复杂。

删除异常。删除时误删除其他数据（假设一学生只选了一节课，但是现在他想将这门课退了，则将需要将这门课在这名学生系统中删除，但是在删除时，会把该学生的其它信息也会删除（因为cno为主属性）。

数据冗余。假设一学生选了10节课，则sdept和sloc也会重复10次。

https://blog.csdn.net/Panda4u/article/details/119739564

Q求最小函数依赖集

拆分右侧，增加依赖

去除自身求闭包（即如果没有自己这条依赖，左侧还能推出来（只用左侧推进行闭包），则不需要这一个依赖）

左侧最小化（在左侧内部有没有依赖关系，有的话删除依赖方）

数据依赖的公理系统

逻辑蕴含：

Armstrong公理系统：

Chapter4 SQL

SQL概述与数据定义

一个关系对应一个基本表，一个/多个基本表对应一个存储文件。视图是虚表，由一个或几个基本表产生出来的关系

数据库模式的建立和删除

!注意括号和分号的格式

数据字典 关系数据库管理系统内部的一组系统表，记录了数据库中的定义信息

记录信息包括：关系模式定义，视图xx，索引，完整性约束，用户对数据库的操作权限，统计信息

建立数据库模式（需要DBA权限

CASCADE：级联，删除模式同时把其中所有的对象都删除

RESTRICT：限制，如果已经定义了下属对象，则拒绝执行

表结构建立/修改/删除

列级完整性约束

DEFAULT <常量> 默认值约束

NULL/NOT NULL 空值约束

PRIMARY KEY 主码约束

UNIQUE 单值约束

REFERENCES<父表名>(主码) 外码约束

CHECK (<逻辑表达式>) 检查约束

表级完整性约束

PRIMARY KEY (<列名>) 主码约束

UNIQUE (<列名>) 单值约束

FOREIGN KEY (<列名>)REFERENCES<父表名>(主码) 外码约束

CHECK (<逻辑表达式>) 检查约束

列级完整性约束和表级完整性约束的区别？

列级约束：只能应用于一列上。

表级约束：可以应用于一列上，也可以应用在一个表中的多个列上。

索引建立和删除

索引：建立索引是加快查询速度的有效手段，它属于物理存储的路径概念

SQL查询

SELECT语句

！用等价查询实现同一查询需求 - 多解问题

执行顺序：

读取FROM子句中数据，进行笛卡尔积

选择满足WHERE子句表达式的元组

按GROUP子句分组，提取满足HAVING表达式的组

按SELECT子句给出的列输出（投影）

按ORDER进行排序，LIMIT限制行数

<表达式1>中含有源表的字段名或聚集函数：

基本查询

FROM

WHERE

接逻辑表达式，分为连接条件和筛选条件

嵌套查询*

GROUP + HAVING

ORDER

连接查询

子查询

集合查询（ppt里好像没有）

表内容的插入/更新/删除

插入表内容

更新表内容

删除表内容

空值

视图的建立、查询、更新和删除

视图查询：执行视图消解：（1）有效性检查（2）转换为等价的对基本表的查询，再执行修正的查询

更新视图

删除视图

Chapter5 数据库应用系统设计

数据库设计的基本步骤

需求分析

概念设计：根据需求设计ER

逻辑设计：根据ER设计出关系模式

物理设计：选择存储结构和存取方法（索引存取中建立索引）

数据库实施：数据装载，编制调试应用程序，试运行

运行维护：DBA

概念设计

Q：设计局部ER 合并ER 冲突解释+解决转换为关系模型（标识主码外码）

做题HERE

方法：自顶向下，自底向上，逐步扩张，混合策略

常见：自顶向下需求分析，自底向上概念设计

步骤：

抽象数据，设计局部视图

如何设计局部视图？

集成局部视图，得到全局概念

如何合并如何解决冲突？
合并：解决各局部ER图的冲突

属性冲突类型/取值单位
命名冲突
结构冲突实体/属性属性个数/次序不同联系不同

修改和重构：消除不必要的冗余，生成基本ER图

冗余数据冗余联系
DD-DFD分析方法

根据数据字典关于数据项之间逻辑关系的说明来消除冗余（如Q3=Q1xQ2）

规范化理论

确定E-R实体之间的数据依赖
求F的最小覆盖，去掉冗余的联系

逻辑结构设计

逻辑设计目标：根据概念设计ER图设计出DBMS支持下的数据模型

！ER模型转换为关系模型

将实体名字转换为关系模式的名字

属性与码对应

联系转换（注意加入联系本身的属性

1-1 任意一方加入对方主码作为外码，并在该方加入联系的属性
1-n 将一方的主码加入n方作为外码（区别：不是任意一方），并在n方加入联系的属性/也可以转换为独立的关系模式
n-m 将联系转换为关系模式，将联系双方的主码加入其中为码

https://blog.csdn.net/m0_47616557/article/details/119655113

物理结构设计实施与运维

选取存储结构和存取方法

步骤

确定物理结构

评价物理结构（时间+空间）

索引存取，聚簇存取，hash存取

实施：

！

DBA进行日常的系统管理和维护工作，对系统运行状态进行检测，工作包括

数据库的转储和恢复

数据库安全性，完整性控制

数据库性能监督，分析，改进

数据库重组织与重构造

Chapter6 数据库安全性

数据库的不安全因素

用户对数据库的恶意存取和破坏

数据库中重要敏感数据被泄漏

安全环境的脆弱性

数据库的安全标准

TCSEC/TDI CC

数据库安全性控制

用户标识与鉴别：最外层安全保护，使用用户标识与核对口令

视图机制：对无权用户屏蔽数据

数据加密：存储加密+传输加密

跟踪审计：记录审计日志

DBMS 的存取控制机制（DAC、MAC）

定义用户权限，合法权限检查

*看一下这里的SQL代码

自主存取控制DAC

用户对不同数据对象有不同的存取权限，不同的用户对同一对象有不同权限，也可以将存取权限转授
C2级

强制存取控制MAC

每一种数据对象被设置密级，用户也被授予某级许可证
B1级
管理的所有实体分为主体（用户进程）和客体，主体许可大于等于客体，则主体可以读取；主体许可小于等于客体，可以写入
TS绝密 S机密 C可信 P公开